[發明專利]基于激光雷達和攝像頭融合感知的軌跡追蹤方法及系統

在審

• 申請號: 202211211194.0
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115546595A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 吳建清;王川;厲周緣;孫希滕;霍延強;解冬東;王建柱;田源;芮一康;冉斌
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東高速集團有限公司
• 主分類號: G06V10/80
• 分類號: G06V10/80;G06V20/10;G06V20/64;G01S17/66;G01S17/86
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 杜娟

本發明公開了一種基于激光雷達和攝像頭融合感知的軌跡追蹤方法及系統，屬于道路交通檢測技術領域，包括：利用路側布設的激光雷達和攝像頭采集目標車輛和周圍環境的點云數據和圖像數據，并對采集的點云數據和圖像數據進行配準；完成配準后生成對應的點云軌跡信息和圖像軌跡信息，并基于點云與距離的關系確定點云軌跡信息和圖像軌跡信息的權重系數；最后根據點云軌跡信息和圖像軌跡信息的權重系數融合點云軌跡信息和圖像軌跡信息，生成最終的軌跡信息。本發明根據點云數量隨距離的變化關系，確定圖像與點云軌跡信息在融合過程中所占權重，充分發揮了點云和圖像的互補性，提高了系統的魯棒性。

技術領域

本發明涉及道路交通檢測技術領域，更具體的說是涉及一種基于激光雷達和攝像頭融合感知的軌跡追蹤方法及系統。

背景技術

隨著我國交通體系的發展，復雜的交通環境導致交通壓力與日俱增，交通擁堵和交通安全等問題日益顯著。因此，獲取可靠準確的道路目標軌跡數據對于降低交通沖突風險以及保障道路通行效率等起著至關重要的作用。

目前，軌跡追蹤設備的布設方式主要分為三類：機載布設、車載布設以及路側布設。機載布設方式從高處采集數據，獲取的數據量更大、數據更豐富，但機載傳感器的成本也更高，技術更為復雜，難以實現對道路的全時段實時監測，易受惡劣天氣影響。車載布設將GPS、ETC、車載智能終端等安裝于車輛，通過獲取自車行駛軌跡數據，探究自車與周圍車輛的交互行為，獲取單車位置數據，可為車輛路徑規劃、高速收費等方面提供支撐，但精度有限，數據難以打通，無法為車路協同系統提供實時服務。路側布設可以獲取豐富度更高的交通數據，實現對道路多目標的實時檢測追蹤，既可實現對宏觀交通流態勢的捕獲，又可獲取每個道路使用者的運動特性，同時還盡可能地降低噪聲數據數量。因此，以路側進行傳感器布設的方式逐漸成為新的研究的熱點。

路側布設大多采用激光雷達或攝像頭，獲取數據。攝像頭可獲取豐富的目標語義數據，但受光線影響較大，且視野范圍有限，限制了追蹤算法的精確度。激光雷達由微波雷達發展而來，能夠采集帶有角度和距離的三維點云數據，數據準確度更高且數據量更為豐富，采集到的數據能夠實時顯示并按比例還原目標形狀大小，相較于攝像頭，其最突出的一個特點就是不受光照的影響，白天與黑夜的表現能力俱佳，可以360°全方位檢測，但隨著目標距離增加，點云質量將逐漸衰減，無法提取充分特征。因此，單一傳感器很難滿足不同環境下的長距離、連續性軌跡追蹤的數據分析要求。

因此，目前急需一種多源數據融合，適應不同環境、長距離、連續性的軌跡追蹤方法，彌補單一傳感器的不足，提升道路車輛軌跡追蹤技術的準確度與抗干擾度。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于激光雷達和攝像頭融合感知的軌跡追蹤方法及系統，通過數據融合的方式，彌補單一傳感器的不足，提高車輛軌跡追蹤技術的準確度和抗干擾度。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種基于激光雷達和攝像頭融合感知的軌跡追蹤方法，技術方案如下：

利用路側布設的激光雷達采集目標車輛及周圍環境的點云數據，利用路側布設的攝像頭采集目標車輛及周圍環境的圖像數據，并將采集的點云數據和圖像數據進行配準；

基于配準后的點云數據生成點云軌跡信息，并確定所述點云軌跡信息的權重系數；

基于配準后的圖像數據生成圖像軌跡信息，并基于所述點云數據和所述圖像數據，確定所述圖像軌跡信息的權重系數；

根據所述點云軌跡信息和所述圖像軌跡信息的權重系數融合所述點云軌跡信息和所述圖像軌跡信息，生成最終的軌跡信息。

優選的，對所述點云數據和圖像數據的配準的具體步驟為：以采集的點云數據的時間戳為基準，匹配與所述點云數據時間差最小的圖像數據，完成所述點云數據與所述圖像數據的時間同步；通過攝像頭內參以及激光雷達和攝像頭聯合外參的配準標定，獲得內外參數矩陣，同步所述點云數據和所述圖像數據的信息。